高三专题复习：基因的本质

专题四基因的本质与表达考情透视核心考点考试频次考题统计探索遗传物质的相关实验3年6次（2024甘肃卷）噬菌体侵染细菌实验（2023天津卷）科学探究方法综合（2022海南卷）噬菌体侵染细菌实验DNA的分子结构与复制3年16次（2024北京卷）DNA的分子结构和特点

（2024河北卷）DNA分子中的碱基计算（2024浙江卷）有丝分裂与DNA复制（2024辽宁卷）DNA分子复制的过程遗传信息的表达与调控3年45次（2024安徽卷）遗传信息的转录（2024广东卷）基因表达综合（2024河北卷）DNA的复制和转录（2024湖北卷）转录和翻译（2024吉林卷）表观遗传（2024浙江卷）表观遗传该部分内容选择题和非选择题形式都可能出现，常以遗传物质探究历程来分析实验结果，此部分的重点是中心法则，考察内容涉及DNA的结构、DNA作为遗传物质的证据、DNA复制、转录和翻译的过程及其特点。③_______________________④____________________②___________________________发现者结构特点DNA细胞生物和病毒的遗传物质联

系DNA是遗传物质的证据RNA是遗传物质的证据肺炎链球菌的转化实验噬菌体侵染细菌的实验放射性同位素标记法联

系烟草花叶病毒感染烟草实验DNA是主要的

遗传物质结构沃森、克里克①____________稳定性、多样性、特异性双螺旋结构联

系“加法原理”“减法原理”基因本质联

系等位基因、非等位基因、基因突变、基因重组、基因与染色体的关系通常是有遗传效应的DNA片段细胞核、线粒体、叶绿体特定的碱基排列顺序分布遗传信息储存形式基因指导蛋白质的合成场所模板产物主要在细胞核⑦_____________RNA(mRNA、tRNA、rRNA)转录RNA的功能联系翻译中心法则场所模板产物核糖体

⑧_______

多肽或蛋白质

⑨_____________________________联系比较5个过程的模板、原料、产物、场所等DNA的一条链mRNADNA复制场所时间条件特点真核细胞主要是细胞核⑤________________________________模板、原料、能量、酶等⑥________________________

有丝分裂间期和减数分裂前的间期半保留复制、边解旋边复制两种分裂过程中DNA数目的变化及原因分析联系基因同一生物分化的细胞中DNA、mRNA、tRNA、rRNA和蛋白质的相同与不同基因表达与性状的关系基因表达产物与性状的关系基因的选择性表达与细胞分化表观遗传基因通过控制⑩_________来控制代谢过程，进而控制生物体的性状基因通过控制⑪_____________直接控制生物体的性状联系酶的合成蛋白质的结构壹贰基因的本质基因的表达与调控目录/DIRECTORY壹基因的本质深化点(一)生物遗传物质的探索分析1.明确噬菌体侵染细菌实验的“两标记”和“三原因”(1)实验中两次标记的目的第一次标记分别用含35S和32P的培养基培养大肠杆菌,目的是获得带有标记的大肠杆菌第二次标记分别用含35S和32P的大肠杆菌培养T2噬菌体,目的是使噬菌体带上放射性标记深化点(一)生物遗传物质的探索分析1.明确噬菌体侵染细菌实验的“两标记”和“三原因”(2)实验中放射性分布误差产生的三个原因（1）32P标记DNA保温时间过短：部分噬菌体未侵染大肠杆菌保温时间过长：部分大肠杆菌裂解，释放子代噬菌体离心后均会使上清液、沉淀物中有放射性（2）35S标记蛋白质外壳搅拌不充分：少量35S标记的噬菌体的蛋白质外壳吸附在大肠杆菌表面离心后上清液、沉淀物中均有放射性格里菲思的体内转化实验的结论：加热致死的S型细菌中存在“转化因子”。030201艾弗里的体外转化实验的结论：DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。噬菌体侵染细菌实验的结论：DNA是噬菌体的遗传物质，但不能证明蛋白质不是遗传物质。深化点(一)生物遗传物质的探索分析2.遗传物质发现的三个实验结论病毒重组法：将一种病毒的核酸与另一种病毒的蛋白质外壳重新组合，得到杂种病毒，再用杂种病毒感染宿主放射性同位素标记法：分别标记DNA和蛋白质的特有元素，单独、直接地观察它们各自的作用减法原理：在艾弗里及其同事的肺炎链球菌体外转化实验中，每个实验组特异性地去除了某种物质010203酶解法：利用酶的专一性，加入DNA酶，将DNA水解，观察起控制作用的物质是否还有控制作用，若有，其遗传物质不是DNA，若没有，起遗传物质可能是DNA04深化点(一)生物遗传物质的探索分析3.“遗传物质”探索的四种方法不能用35S和32P标记同一T2噬菌体，因为放射性检测时只能检测到放射性的存在部位，不能确定是何种元素。不能用普通培养基直接培养T2噬菌体。转化的实质是基因重组且概率低。加热杀死S型菌的过程中，其蛋白质变性失活，但是其内部的DNA在加热结束后随温度的降低又逐渐恢复正常结构而具有活性。易错提醒【典例1】如图在肺炎链球菌R型菌转化为S型菌的过程中，相关叙述正确的是（

）A．加热导致S型菌的DNA氢键被破坏，因而断裂为多个较短的DNA片段B．肺炎链球菌体内转化实验发现，加热致死的S型菌的DNA使R型活菌发生了转化C．加入S型菌的DNA和R型活菌的培养基中，一段时间后仍可发现表面粗糙的菌落D．S型菌的capS使R型活菌转化为S型活菌，是因为capS整合到R型菌的染色体中C磷酸二酯键肺炎链球菌没有染色体当时并不知道是DNA使R型活菌发生转化[例1](2024·甘肃高考)科学家发现染色体主要是由蛋白质和DNA组成。关于证明蛋白质和核酸哪一种是遗传物质的系列实验,下列叙述正确的是()A.肺炎链球菌体内转化实验中,加热致死的S型菌株的DNA分子在小鼠体内可使R型活菌的相对性状从无致病性转化为有致病性B.肺炎链球菌体外转化实验中,利用自变量控制的“加法原理”,将“S型细菌DNA+DNA酶”加入R型活菌的培养基中,结果证明DNA是转化因子C.噬菌体侵染实验中,用放射性同位素分别标记了噬菌体的蛋白质外壳和DNA,发现其DNA进入宿主细胞后,利用自身原料和酶完成自我复制D.烟草花叶病毒实验中,以病毒颗粒的RNA和蛋白质互为对照进行侵染,结果发现自变量RNA分子可使烟草出现花叶病斑性状D无致病性的R型细菌转化为有致病性的S型细菌宿主细胞的原料和酶1.(2024·南平三模)下列关于证明DNA是主要遗传物质的相关实验,叙述错误的是()A.艾弗里等人的肺炎链球菌转化实验不仅证明了遗传物质是DNA,还证明了DNA可以在同种生物的不同个体之间转移B.赫尔希和蔡斯在明确T2噬菌体侵染大肠杆菌的过程后,选择其作为证明DNA是遗传物质的实验材料C.32P标记的T2噬菌体侵染未标记的大肠杆菌,经搅拌、离心后上清液放射性来自子代或亲代噬菌体D.格里菲思的第四组实验小鼠的血清中含有抗R型肺炎链球菌的抗体B赫尔希和蔡斯选择T2噬菌体作为证明DNA是遗传物质的实验材料的原因是T2噬菌体只含有DNA和蛋白质两种物质2.(2024·郴州模拟)某实验小组模拟“T2噬菌体侵染大肠杆菌实验”。如图所示,实验操作正确的情况下,下列有关叙述正确的是()A.上清液和沉淀物放射性都很高B.子代T2噬菌体均会被35S标记C.大部分子代T2噬菌体被32P标记D.实验前需用含32P的培养液培养T2噬菌体B深化点(二)

DNA的结构和复制1.厘清DNA结构的两种关系和两种化学键数量关系每个链状DNA分子片段中，游离的磷酸基团有2个A—T之间有两个氢键，G—C之间有三个氢键脱氧核糖数＝磷酸数＝含氮碱基数位置关系单链中相邻碱基：通过“脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖”连接互补链中相邻碱基：通过氢键相连化学键氢键：连接互补链中相邻碱基的化学键磷酸二酯键：连接单链中相邻两个脱氧核苷酸的化学键复制的场所主要场所是细胞核，但在拟核、线粒体、叶绿体、细胞质基质(如质粒)中也可进行DNA复制。外界条件对DNA复制的影响在DNA复制的过程中，需要酶的催化和ATP供能，凡是影响酶活性的因素和影响细胞呼吸的因素，都会影响DNA的复制。复制方式半保留复制。过程特点边解旋边复制；多起点解旋和复制。DNA复制的准确性①一般DNA分子能准确地进行复制。原因是DNA具有独特的双螺旋结构能为复制提供精确的模板；通过碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行。②在外界和生物内部因素作用下，可能引发基因突变。深化点(二)

DNA的结构和复制2.归纳概括DNA复制的五个问题引物DNA聚合酶5′利用酶将引物切除DNA聚合酶将“缺口”补齐用DNA连接酶连接DNA片段5′3′5′3′5′3′5′5′特点：半不连续复制连续复制链不连续复制链前导链后随链DNA复制计算时看清题中给出的碱基单位是“对”还是“个”；所问的是“DNA分子数”还是“链数”，是“含”还是“只含”。注意“DNA复制了n次”和“第n次复制”的区别，前者包括所有的复制，后者只包括第n次的复制。DNA中氢键可由解旋酶催化断裂，需要ATP供能，也可加热断裂(体外)；而氢键是自动形成的，不需要酶和能量。010203在真核生物中，DNA复制一般是多起点复制；在原核生物中，DNA复制一般是一个起点。无论是真核生物还是原核生物，DNA复制大多数都是双向进行的。04易错提醒【典例2】减数分裂是一个复杂的过程，染色体端粒（富含碱基G的DNA-蛋白质复合体）在核膜上的准确锚定，并沿着内核膜进行移动是减数分裂能正确进行的前提。在此过程中，DNA会被多种酶剪切为局部单链，并完成同源染色体的配对联会和同源重组（过程如图所示，其中a、b各表示一个DNA分子）。下列叙述错误的是（

）A．a、b两个DNA分子上的基因相同或互为等位基因B．端粒DNA序列富含碱基G的特点，有利于维持端粒结构的稳定C．减数分裂中同源染色体的片段互换需要DNA连接酶的参与D．端粒准确锚定在内核膜上发挥作用，发生于减数分裂Ⅱ的前期D核膜已经消失[例2]

(2023·山东高考)将一个双链DNA分子的一端固定于载玻片上,置于含有荧光标记的脱氧核苷酸的体系中进行复制。甲、乙和丙分别为复制过程中3个时间点的图像,①和②表示新合成的单链,①的5'端指向解旋方向,丙为复制结束时的图像。该DNA复制过程中可观察到单链延伸暂停现象,但延伸进行时2条链延伸速率相等。已知复制过程中严格遵守碱基互补配对原则,下列说法错误的是(

)A.据图分析,①和②延伸时均存在暂停现象B.甲时①中A、T之和与②中A、T之和可能相等C.丙时①中A、T之和与②中A、T之和一定相等D.②延伸方向为5'端至3'端,其模板链3'端指向解旋方向多出的部分可能不含有A、T②的3'端指向解旋方向D5.(2024·柳州开学考试)“θ”型复制是某些环状DNA复制的方式,从环状双链DNA特定的复制点开始,以正负两链为模板双向进行,正